Tamis moléculaire de carbone

1. Diamètre des particules : 1,0-1,3 mm

2. Masse volumique apparente : 640-680 kg/m³

3. Période d'adsorption : 2 x 60 s

4. Résistance à la compression : ≥ 70 N/pièce

Objectif : Le tamis moléculaire de carbone (TMC) est un adsorbant récent, développé dans les années 1970. Matériau carboné non polaire de haute qualité, le TMC est utilisé pour l’enrichissement de l’azote atmosphérique par un procédé à basse pression et à température ambiante. Ce procédé présente des coûts d’investissement moindres que le procédé traditionnel à haute pression et à froid, tout en offrant une vitesse de production d’azote élevée et un coût réduit. De ce fait, il est l’adsorbant de choix pour la séparation de l’azote atmosphérique par adsorption modulée en pression (PSA). Cet azote est largement utilisé dans les industries chimiques, pétrolières et gazières, électroniques, agroalimentaires, charbonnières, pharmaceutiques, des câbles, ainsi que pour le traitement thermique des métaux, les transports, le stockage et bien d’autres secteurs.

Principe de fonctionnement : Le tamis moléculaire de carbone exploite les propriétés de tamisage pour séparer l'oxygène et l'azote. Lors de l'adsorption de gaz impurs par le tamis moléculaire, les pores de grande et moyenne taille jouent uniquement le rôle de canaux. Les molécules adsorbées sont transportées vers les micropores et les submicropores, qui constituent le véritable volume d'adsorption. Comme illustré précédemment, le tamis moléculaire de carbone contient un grand nombre de micropores, permettant aux molécules de petite taille de diffuser rapidement à l'intérieur des pores, tout en limitant l'entrée des molécules de grand diamètre. Grâce à la différence de vitesse de diffusion relative des molécules de gaz de tailles différentes, les composants du mélange gazeux peuvent être séparés efficacement. Par conséquent, la distribution des micropores dans le tamis moléculaire de carbone doit se situer entre 0,28 nm et 0,38 nm, en fonction de la taille des molécules. Dans cette gamme de tailles, l'oxygène peut diffuser rapidement à travers l'orifice des pores, tandis que l'azote y pénètre difficilement, permettant ainsi la séparation de l'oxygène et de l'azote. La taille des micropores est la base de la séparation de l'oxygène et de l'azote par tamis moléculaire de carbone ; si la taille des pores est trop grande, l'oxygène et l'azote pénètrent facilement dans les micropores du tamis moléculaire et ne peuvent donc pas assurer la séparation ; si la taille des pores est trop petite, l'oxygène et l'azote ne peuvent pas pénétrer dans les micropores et ne peuvent donc pas assurer la séparation.

Dispositif de séparation d'azote par tamis moléculaire de carbone : ce dispositif est généralement appelé générateur d'azote. Le procédé technologique repose sur l'adsorption modulée en pression (PSA) à température ambiante. L'adsorption modulée en pression est un procédé d'adsorption et de séparation sans source de chaleur. La capacité d'adsorption du tamis moléculaire de carbone est exploitée pour adsorber les composants (principalement des molécules d'oxygène) lors de la pressurisation et de la production de gaz, puis pour les désorber lors de la dépressurisation et de l'évacuation, régénérant ainsi le tamis moléculaire de carbone. Simultanément, l'azote enrichi dans la phase gazeuse du lit traverse ce dernier pour former le gaz produit. Chaque étape constitue un cycle. Le cycle du procédé PSA comprend : la mise sous pression et la production de gaz ; l'homogénéisation de la pression ; la dépressurisation et l'évacuation ; la nouvelle mise sous pression et la production de gaz. Ces différentes étapes forment un cycle. Selon la méthode de régénération, on distingue la régénération sous vide et la régénération atmosphérique. L'équipement de la machine de fabrication d'azote PSA, selon les besoins des utilisateurs, peut comprendre un système de purification par compression d'air, un système d'adsorption par variation de pression, un système de contrôle de programme de vanne (la régénération du vide nécessite également une pompe à vide) et un système d'alimentation en azote.